[发明专利]计算电池在不同温度和充放电倍率下SOC的方法及系统和装置

说明书

一种计算电池在不同温度和充放电倍率下SOC的方法及系统和装置，该方法步骤为：测量电池在当前温度和充放电倍率下的实际可用容量、电池电流和库伦效率，并以电池在标称状态下可用容量计算电池在不同温度和充放电倍率下的可用容量损失标幺值；利用得到的电池在不同温度和充放电倍率下的可用容量损失标幺值，将上一状态的电池SOC折算，结合当前状态下的实际可用容量、电池电流和库伦效率计算的荷电状态，得到当前状态下的电池SOC。该系统包括处理器以及与处理器耦合的存储器。该装置包括测量单元和折算单元。本发明考虑温度对电池容量和库伦效率的影响，采用可用容量损失标幺值，将电池在不同工作状态下的SOC进行折算，提高了SOC在不同工作状态下的精度。

技术领域

本发明属于锂电池技术领域，具体涉及一种计算电池在不同温度和充放电倍率下SOC的方法及系统和装置。

背景技术

随着锂电池应用的日益广泛，锂电池的应用环境变化越来越大，特别是在电动汽车应用领域，多变的工作环境温度、复杂的行驶工况等对锂电池提出了较高的使用要求；工作温度对锂电池性能、寿命和安全等的影响至关重要，在不同的环境温度和充放电倍率下，电池的性能和各种参数都会发生不同程度的变化，尤其在高温、低温和大倍率充放电的恶劣环境下，电池的充放电特性都会变差，特别是电池的实际可用容量会有较大的变化，而实际容量是计算电池的荷电状态(State of Charge,SOC)的关键参数，对SOC的精度影响较大。

SOC是描述电池当前状态下剩余容量的重要参数，对于电池系统的可靠运行意义重大，关系着电池系统的高效工作、安全、使用寿命及实时可用容量等问题。锂离子电池的电化学反应过程使其本身表现出很强的非线性、时变特征，另外电池受正负极材料差异性、使用环境差异性以及充放电电流倍率差异性等随机因素影响，如何准确、可靠地实现SOC估算是当前电池系统研究的难点。

要想准确估算出锂电池的SOC，首先要对SOC做一个较明确的定义。结合当前的相关研究，SOC定义为电池实际剩余容量与电池实际最大可用容量的比值：

Q_remain和Q_total都是指当前状态下电池的实际剩余容量和实际最大可用容量，但是随着电池工作状态的变化，Q_remain和Q_total会发生变化，要实现精准的SOC计算须考虑各种因素。当前，SOC估计算法种类繁多，有些算法是在电池特殊的充放电情况下进行的。如开路电压法、安时积分法、人工神经网络和卡尔曼滤波等方法；开路电压法具有简单易操作等优点，但是要求电池达到稳定状态需要将电池静置2个小时或更长时间，才能准确的获得电池的开路电压，不适合在线计算；安时积分法简单直接，是各种SOC计算方法的基础，在短时间内能够准确估算出SOC，在实际工程应用中，安时积分法常与其他方法组合使用。

传统安时积分法采用的电池容量、库伦效率和SOC的定义，都是基于电池工作在标称工作条件(温度条件和电流条件)测得的参数，但是在不同工作条件下，电池的这些参数已经发生了较大变化。锂电池在低温条件下，由于欧姆内阻增大，会导致电池端电压降低而导致放电容量减少，电池放电能力也明显下降；在高温时，由于极化内阻的增加，电池的放电能力有所衰减，但是可用容量会增加；电池在大倍率充放电时，电池极化严重，会导致实际可用容量降低；因此使用这些标称条件下的参数进行SOC计算会导致误差较大。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中锂电池SOC在不同工作状态下的精度不高的问题，提供了一种计算电池在不同温度和充放电倍率下SOC的方法及系统和装置。

本发明采用如下技术方案来实现的：

计算电池在不同温度和充放电倍率下SOC的方法，包括以下步骤：

测量电池在当前状态下的实际可用容量、电池电流和库伦效率，并以电池在标称状态下可用容量计算电池在不同状态下的可用容量损失标幺值；